CN113242023A - 一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器 - Google Patents

一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，包括第一偏置电路、第二偏置电路、第三偏置电路、肖特基二极管和场效应管，第一偏置电路利用肖特基二极管本身产生的非线性，采用控制偏置电压的方式进行预失真，第二偏置电路和第三偏置电路分别利用场效应管本身产生的非线性进行预失真，第一偏置电路对射频原始信号RFin进行预失真处理，产生第一失真信号V1(t)，第二偏置电路采用控制场效应管栅极电压的方式对第一失真信号V1(t)进行预失真处理，产生第二失真信号V2(t)，第三偏置电路采用控制场效应管漏极电压的方式对第二失真信号V2(t)进行预失真处理；优点是结构简单，体积小，成本低廉，易于操作和实现，作用于宽带调制信号时预失真精度较高。

Description

一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器
技术领域
本发明涉及一种模拟预失真器，尤其是涉及一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器。
背景技术
第五代移动通信技术(5G)Sub-6GHz频段已经开始投入商用，5G通信技术有高数据速率、低延迟、大系统容量和大规模设备连接等特点，既能满足广大消费者对于通信质量、娱乐方式等方面越来越高的要求，又能满足物联网、自动驾驶、远程医疗等高技术行业的通信要求。
多入多出(MIMO)的天线分集技术、正交频分复用(OFDM)的数字调制方式等等新技术的应用大幅提高了频谱利用率，同时新一代通信带宽和频率也比上一代有了提高。提高频谱利用率、拓宽频带范围使通信速度与质量的飞跃，但与此同时，复杂的数字调制、较高的通信频率和较宽的通信带宽也对功率放大器提出了更高的要求。复杂的数字调制使信号具有很高的峰均比(PAPR)，很容易出现峰值失真的情况；通信频率越高，射频功率器件的功率附加效率(PAE)越低，会使整个系统的效率降低，能耗增加；信号带宽的拓宽进一步又增加了线性化技术的实施难度。这些都对信号功率放大器提出了更高的要求。因此，研究不同的线性化技术以保证功率放大器在高功率和高效率工作时保持高线性度是一直以来的研究热点。
现阶段线性化技术主要采用数字预失真(DPD)技术和模拟预失真(APD)技术。DPD技术的研究已经比较成熟，其精度高，能够实时动态校准功率放大器的非线性特性，在当前通信系统中已被大规模商用。模拟预失真是出现较早的一种线性化技术，其结构简单，功耗低，带宽大，体积小，成本低，在军事和卫星通信中运用广泛。数字预失真能够处理的信号带宽有限，一般几十MHz至上百MHz。而在新一代通信系统中，信号带宽可达几百MHz甚至上GHz，这对模数转换(ADC)和数模转换(DAC)器件的速率提出了极高的要求。同时大量的数据会使数字预失真的计算量大大增加，耗费更多的计算资源，功耗显著增高，系统整体效率急剧下降。同时，由于传输距离较近，通信组网需要更多的基站，并且Massive-MIMO技术也使得通信通道成倍增加，因此所需的数字预失真器也成急剧增加。这样，过多的数字预失真器不仅会极大降低系统整体效率，而且会导致高昂的系统设备制造成本。模拟预失真器凭借其低功耗，低成本，大带宽等优点，成为了解决当前通信系统线性化问题的热点技术。
传统的模拟预失真器主要分为两类：单路模拟预失真器和多路模拟预失真器。传统的模拟预失真器结构简单，体积小，功耗低，工作频带宽，且成本低。但是单路模拟预失真器对功率放大器非线性的改善量比较有限，不具有实际应用价值。基于肖特基二极管的多路模拟预失真器，应用于传统的窄带调制信号时，可以有效针对信号的幅度和相位，对信号的幅度和相位单独进行调谐，在改善信号的三阶交调失真等方面表现优异。但是，其内肖特基二极管会对自身产生的非线性信号中的偶次谐波有较大的抑制，由此导致虽然其在改善传统的窄带调制信号的三阶交调失真方面表现优异，但是当其用于目前使用最广泛的宽带调制信号时，预失真精度很差，以致其应用领域受到了很大的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，体积小，成本低廉，易于操作和实现，作用于宽带调制信号时预失真精度较高的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，包括第一偏置电路、第二偏置电路、第三偏置电路、肖特基二极管和场效应管，所述的第一偏置电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述的第二偏置电路具有输入端和输出端，所述的第三偏置电路具有输入端和输出端，所述的第一偏置电路的输入端为所述的模拟预失真器的输入端，用于接入射频原始信号RFin，所述的第一偏置电路的第一输出端和所述的肖特基二极管的正极连接，所述的肖特基二极管的负极接地，所述的第一偏置电路的第二输出端和所述的第二偏置电路的输入端连接，所述的第二偏置电路的输出端和所述的场效应管的栅极连接，所述的场效应管的源极接地，所述的场效应管的漏极和所述的第三偏置电路的输入端连接，所述的第三偏置电路的输出端为所述的模拟预失真器的输出端，用于输出模拟预失真输出信号RFout；所述的第一偏置电路利用所述的肖特基二极管本身产生的非线性，采用控制偏置电压的方式进行预失真，所述的第二偏置电路和所述的第三偏置电路分别利用所述的场效应管本身产生的非线性进行预失真，当射频原始信号RFin输入所述的第一偏置电路时，所述的第一偏置电路对该射频原始信号RFin进行预失真处理，产生第一失真信号V1(t)，并输出给所述的第二偏置电路，所述的第二偏置电路采用控制所述的场效应管栅极电压的方式对第一失真信号V1(t)进行预失真处理，产生第二失真信号V2(t)，并输出给所述的第三偏置电路，所述的第三偏置电路采用控制所述的场效应管漏极电压的方式对所述的第二失真信号V2(t)进行预失真处理，生成模拟预失真输出信号RFout输出。
所述的第一偏置电路包括十字型的微带交叉结、第一平行耦合线、第一矩形微带线、第二矩形微带线、第三矩形微带线、第四矩形微带线、第五矩形微带线、第六矩形微带线、第一蝶形微带线、第一电阻和第一直流电源，所述的微带交叉结具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述的第一矩形微带线的一端为所述的第一偏置电路的输入端，所述的第一矩形微带线的另一端与所述的第一平行耦合线的输入端连接，所述的第一平行耦合线的输出端与所述的第二矩形微带线的一端连接，所述的微带交叉结的第一端口与所述的第二矩形微带线的另一端连接，所述的微带交叉结的第二端口与所述的第三矩形微带线的一端连接，所述的微带交叉结的第三端口为所述的第一偏置电路的第二输出端，所述的微带交叉结的第四端口为所述的第一偏置电路的第一输出端，所述的第三矩形微带线的另一端与所述的第一蝶形微带线的一端连接，所述的第一蝶形微带线的另一端与所述的第四矩形微带线的一端连接，所述的第四矩形微带线的另一端与所述的第五矩形微带线的一端连接，所述的第五矩形微带线的另一端与所述的第一电阻的一端连接，所述的第一电阻的另一端与所述第六矩形微带线的一端连接，所述的第六矩形微带线的另一端与所述的第一直流电源的正极连接，所述的第一直流电源的负极接地；所述的第二偏置电路包括第七矩形微带线、第八矩形微带线、第九矩形微带线、第十矩形微带线、第十一矩形微带线、第十二矩形微带线、第十三矩形微带线、第二平行耦合线、第一T型结、第二蝶形微带线、第二电阻和第二直流电源，所述的第一T型结具有第一端口、第二端口和第三端口，所述的第七矩形微带线的一端为所述的第二偏置电路的输入端，所述的第七矩形微带线的另一端与所述的第二平行耦合线的输入端连接，所述的第二平行耦合线的输出端与所述的第八矩形微带线的一端连接，所述的第八矩形微带线的另一端和所述的第一T型结的第一端口连接，所述的第一T型结的第二端口和所述的第九矩形微带线的一端连接，所述的第九矩形微带线的另一端与所述的第二蝶形微带线的一端连接，所述的第二蝶形微带线的另一端与所述的第十矩形微带线的一端连接，所述的第十矩形微带线的另一端与所述的第十一矩形微带线的一端连接，所述的第十一矩形微带线的另一端与所述的第二电阻的一端连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第十二矩形微带线的一端连接，所述的第十二矩形微带线的另一端与所述的第二直流电源的正极连接，所述的第二直流电源的负极接地，所述的第一T型结的第三端口与所述的第十三矩形微带线的一端连接，所述的第十三矩形微带线的另一端为所述的第二偏置电路的输出端；所述的第三偏置电路包括第十四矩形微带线、第十五矩形微带线、第十六矩形微带线、第十七矩形微带线、第十八矩形微带线、第十九矩形微带线、第二十矩形微带线、第二十一矩形微带线、第二T型结、第三蝶形微带线、第三电阻、第三直流电源和第三平行耦合线，所述的第二T型结具有第一端口、第二端口和第三端口，所述的第十四矩形微带线的一端为所述的第三偏置电路的输入端，所述的第十四矩形微带线的另一端与所述的第二T型结的第一端口连接，所述的第二T型结的第二端口与所述的第十五矩形微带线的一端连接，所述的第十五矩形微带线的另一端与所述的第三蝶形微带线的一端连接，所述的第三蝶形微带线的另一端与所述的第十六矩形微带线的一端连接，所述的第十六矩形微带线的另一端与所述的第十七矩形微带线的一端连接，所述的第十七矩形微带线的另一端与所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端与所述的第十八矩形微带线的一端连接，所述的第十八矩形微带线的另一端与所述的第十九矩形微带线的一端连接，所述的第十九矩形微带线的另一端与所述的第三直流电源的正极连接，所述的第三直流电源的负极接地，所述的第二T型结的第三端口与所述的第二十矩形微带线的一端连接，所述的第二十矩形微带线的另一端与所述的第三平行耦合线的输入端连接，所述的第三平行耦合线的输出端与所述的第二十一矩形微带线的一端连接，所述的第二十一矩形微带线的另一端为所述的第三偏置电路的输出端。该结构中，通过第一偏置电路控制肖特基二极管，第二偏置电路和第三偏置电路分别控制场效应管的栅压和漏压，使肖特基二极管和场效应管偏置到非线性区，产生与功放非线性失真特性相反的失真信号来补偿功放的非线性失真，相较于传统的模拟预失真器，使用三个特定结构的偏置电路在多个角度单独调节信号的失真，预失真效果明显，且利用场效应管本身的非线性产生失真信号的方式，该场效应管产生的失真信号不会抵消掉自身产生的二次谐波，失真信号更契合于功放的非线性失真，改善效果更明显。
所述的第一矩形微带线的长度为5mm，宽度为1.11mm；所述的第二矩形微带线的长度为5.5mm，宽度为1.11mm；所述的第三矩形微带线的长度为0.26mm，宽度为13.56mm；所述的第四矩形微带线的长度为0.26mm，宽度为3mm；所述的第五矩形微带线的长度为1.11mm，宽度为3mm；所述的第六矩形微带线的长度为1.11mm，宽度为6mm；所述的微带交叉结的第一端口、第三端口和第四端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；所述的第一平行耦合线的长度为14mm，宽度为0.18mm，间隙宽度为0.1mm；所述的第一蝶形微带线由两个圆弧形微带线和一个矩形连接线组成，每个所述的圆弧形微带线的圆心角为60度，半径为9.75mm，所述的矩形连接线的长度为1.11mm，两个圆弧形微带线左右对称设置，所述的矩形连接线位于两个圆弧形微带线之间，所述的矩形连接线的两端分别与两个圆弧形微带线重合，且重合部分的长度均为0.5mm；所述的第七矩形微带线的长度为3.5mm，宽度为1.11mm；所述的第八矩形微带线的长度为5.7mm，宽度为1.11mm；所述的第九矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为13.56mm；所述的第十矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为3mm；所述的第十一矩形微带线的长度均为1.11mm，宽度为3mm；所述的第十二矩形微带线的长度为6mm，宽度为1.11mm；所述的第十三矩形微带线的长度为2mm，宽度为1.11mm；当为单路串联式电路结构，所述的第二平行耦合线的长度为17.5mm，宽度为0.18mm，间隙长度为0.1mm；所述的第一T型结的第一端口和第三端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；所述的第二蝶形微带线的结构与尺寸与所述的第一蝶形微带线一样；所述的第十四矩形微带线的长度为2mm，宽度为1.11mm；所述的第十五矩形微带线的长度为0.26mm，宽度为13.56mm；所述的第十六矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为3mm；所述的第十七矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为3mm；所述的第十八矩形微带线的长度均为1.11mm，宽度为6mm；所述的第十九矩形微带线的长度为1.11mm，宽度为6mm；所述的第二十矩形微带线的长度为4.2mm，宽度为1.11mm；所述的第二十一矩形微带线的长度为6mm，宽度为1.11mm；所述的第三平行耦合线的长度为14mm，宽度为0.18mm，间隙长度为0.1mm；所述的第二T型结的第一端口和第三端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；所述的第二蝶形微带线的结构与尺寸与所述的第一蝶形微带线一样。
所述的第一偏置电路的第二输出端通过一个非线性电路和所述的第二偏置电路的输入端连接，所述的非线性电路由n个非线性单元构成，n为大于等于1的整数，每个所述的非线性单元分别包括第二十二矩形微带线、一个肖特基二极管和第三T型结，所述的第三T型结具有第一端口、第二端口和第三端口，第二十二矩形微带线的一端为该非线性单元的输入端，第二十二矩形微带线的另一端和所述的第三T型结的第一端口连接，所述的第三T型结的第二端口和肖特基二极管的正极连接，肖特基二极管的负极接地，所述的第三T型结的第三端口为该非线性单元的输出端，第1个非线性单元的输入端和所述的第一偏置电路的第二输出端连接，第m个非线性单元的输出端和第m+1个非线性单元的输入端连接，第n个非线性单元的输出端和所述的第二偏置电路的输入端连接，m＝1，2，…，n-1。该结构中，通过增加非线性电路使模拟预失真器从单路转换为多路，进一步提高预失真精度。
每个所述的非线性单元中，所述的第二十二矩形微带线的长度为2mm，宽度为1.11mm，所述的第三T型结的第一端口、第二端口和第三端口的宽度均为1.11mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过第一偏置电路、第二偏置电路、第三偏置电路、肖特基二极管和场效应管构建模拟预失真器，第一偏置电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，第二偏置电路具有输入端和输出端，第三偏置电路具有输入端和输出端，第一偏置电路的输入端为模拟预失真器的输入端，用于接入射频原始信号RFin，第一偏置电路的第一输出端和肖特基二极管的正极连接，肖特基二极管的负极接地，第一偏置电路的第二输出端和第二偏置电路的输入端连接，第二偏置电路的输出端和场效应管的栅极连接，场效应管的源极接地，场效应管的漏极和第三偏置电路的输入端连接，第三偏置电路的输出端为模拟预失真器的输出端，用于输出模拟预失真输出信号RFout；第一偏置电路利用肖特基二极管本身产生的非线性，采用控制偏置电压的方式进行预失真，第二偏置电路和第三偏置电路分别利用场效应管本身产生的非线性进行预失真，当射频原始信号RFin输入第一偏置电路时，第一偏置电路对该射频原始信号RFin进行预失真处理，产生第一失真信号V1(t)，并输出给第二偏置电路，第二偏置电路采用控制场效应管栅极电压的方式对第一失真信号V1(t)进行预失真处理，产生第二失真信号V2(t)，并输出给第三偏置电路，第三偏置电路采用控制场效应管漏极电压的方式对第二失真信号V2(t)进行预失真处理，生成模拟预失真输出信号RFout输出，本发明相对于传统的模拟预失真器，使用三个偏置电路在多个角度单独调节信号的失真，使其适用范围大大增加，肖特基二极管采用并联式结构，这样带来的损耗几乎为零，放在场效应管前端，两者呈串联连接构成混合结构，能够尽可能产生足够大的非线性失真信号，弥补了传统模拟预失真器对功放非线性改善量不足的缺点，通过控制场效应管产生的失真信号不会抵消掉自身产生的偶次谐波，利用场效应管本身产生的非线性，可以更行之有效的改善功放的非线性，使功放用于目前应用广泛的5G宽带调制信号来改善未来5G通信系统性能，另外本发明可根据应用场景的需要，通过增加肖特基二极管形成多路模拟预失真器，具有可拓展性，由此本发明结构简单，体积小，成本低廉，易于操作和实现，作用于宽带调制信号时预失真精度较高。
附图说明
图1为本发明实施例一的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器的电路原理图；
图2为本发明实施例二的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器的电路原理图；
图3为本发明的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器的第一蝶形微带线的结构图；
图4为功放在采用本发明实施例一的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理的输出信号的功率谱图；
图5为功放在采用本发明实施例二的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理的输出信号的功率谱图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，包括第一偏置电路1、第二偏置电路2、第三偏置电路3、型号为MA4E-2037的肖特基二极管DIODE1和型号为ATF-34143的场效应管X1，第一偏置电路1具有输入端、第一输出端和第二输出端，第二偏置电路2具有输入端和输出端，第三偏置电路3具有输入端和输出端，第一偏置电路1的输入端为模拟预失真器的输入端，用于接入射频原始信号RFin，第一偏置电路1的第一输出端和肖特基二极管DIODE1的正极连接，肖特基二极管DIODE1的负极接地，第一偏置电路1的第二输出端和第二偏置电路2的输入端连接，第二偏置电路2的输出端和场效应管X1的栅极连接，场效应管X1的源极接地，场效应管X1的漏极和第三偏置电路3的输入端连接，第三偏置电路3的输出端为模拟预失真器的输出端，用于输出模拟预失真输出信号RFout；第一偏置电路1利用肖特基二极管DIODE1本身产生的非线性，采用控制偏置电压的方式进行预失真，第二偏置电路2和第三偏置电路3分别利用场效应管X1本身产生的非线性进行预失真，当射频原始信号RFin输入第一偏置电路1时，第一偏置电路1对该射频原始信号RFin进行预失真处理，产生第一失真信号V1(t)，并输出给第二偏置电路2，第二偏置电路2采用控制场效应管X1栅极电压的方式对第一失真信号V1(t)进行预失真处理，产生第二失真信号V2(t)，并输出给第三偏置电路3，第三偏置电路3采用控制场效应管X1漏极电压的方式对第二失真信号V2(t)进行预失真处理，生成模拟预失真输出信号RFout输出。
如图1和图3所示，本实施例中，第一偏置电路1包括十字型的微带交叉结Cros1、第一平行耦合线Clin1、第一矩形微带线TL1、第二矩形微带线TL2、第三矩形微带线TL3、第四矩形微带线TL4、第五矩形微带线TL5、第六矩形微带线TL6、第一蝶形微带线Stub1、第一电阻R1和第一直流电源SCR1，微带交叉结Cros1具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，第一矩形微带线TL1的一端为第一偏置电路1的输入端，第一矩形微带线TL1的另一端与第一平行耦合线Clin1的输入端连接，第一平行耦合线Clin1的输出端与第二矩形微带线TL2的一端连接，微带交叉结Cros1的第一端口与第二矩形微带线TL2的另一端连接，微带交叉结Cros1的第二端口与第三矩形微带线TL3的一端连接，微带交叉结Cros1的第三端口为第一偏置电路1的第二输出端，微带交叉结Cros1的第四端口为第一偏置电路1的第一输出端，第三矩形微带线TL3的另一端与第一蝶形微带线Stub1的一端连接，第一蝶形微带线Stub1的另一端与第四矩形微带线TL4的一端连接，第四矩形微带线TL4的另一端与第五矩形微带线TL的一端连接，第五矩形微带线TL的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与所述第六矩形微带线TL6的一端连接，第六矩形微带线TL6的另一端与第一直流电源SCR1的正极连接，第一直流电源SCR1的负极接地；第二偏置电路2包括第七矩形微带线TL7、第八矩形微带线TL8、第九矩形微带线TL9、第十矩形微带线TL10、第十一矩形微带线TL11、第十二矩形微带线TL12、第十三矩形微带线TL13、第二平行耦合线Clin2、第一T型结Tee1、第二蝶形微带线Stub2、第二电阻R2和第二直流电源SCR2，第一T型结Tee1具有第一端口、第二端口和第三端口，第七矩形微带线TL7的一端为第二偏置电路2的输入端，第七矩形微带线TL7的另一端与第二平行耦合线Clin2的输入端连接，第二平行耦合线Clin2的输出端与第八矩形微带线TL8的一端连接，第八矩形微带线TL8的另一端和第一T型结Tee1的第一端口连接，第一T型结Tee1的第二端口和第九矩形微带线TL9的一端连接，第九矩形微带线TL9的另一端与第二蝶形微带线Stub2的一端连接，第二蝶形微带线Stub2的另一端与第十矩形微带线TL10的一端连接，第十矩形微带线TL10的另一端与第十一矩形微带线TL11的一端连接，第十一矩形微带线TL11的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第十二矩形微带线TL12的一端连接，第十二矩形微带线TL12的另一端与第二直流电源SCR2的正极连接，第二直流电源SCR2的负极接地，第一T型结Tee1的第三端口与第十三矩形微带线TL13的一端连接，第十三矩形微带线TL13的另一端为第二偏置电路2的输出端；第三偏置电路3包括第十四矩形微带线TL14、第十五矩形微带线TL1、第十六矩形微带线TL16、第十七矩形微带线TL17、第十八矩形微带线TL18、第十九矩形微带线TL19、第二十矩形微带线TL20、第二十一矩形微带线TL21、第二T型结Tee2、第三蝶形微带线Stub3、第三电阻R3、第三直流电源SCR3和第三平行耦合线Clin3，第二T型结Tee2具有第一端口、第二端口和第三端口，第十四矩形微带线TL14的一端为第三偏置电路3的输入端，第十四矩形微带线TL14的另一端与第二T型结Tee2的第一端口连接，第二T型结Tee2的第二端口与第十五矩形微带线TL1的一端连接，第十五矩形微带线TL1的另一端与第三蝶形微带线Stub3的一端连接，第三蝶形微带线Stub3的另一端与第十六矩形微带线TL16的一端连接，第十六矩形微带线TL16的另一端与第十七矩形微带线TL17的一端连接，第十七矩形微带线TL17的另一端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第十八矩形微带线TL18的一端连接，第十八矩形微带线TL18的另一端与第十九矩形微带线TL19的一端连接，第十九矩形微带线TL19的另一端与第三直流电源SCR3的正极连接，第三直流电源SCR3的负极接地，第二T型结Tee2的第三端口与第二十矩形微带线TL20的一端连接，第二十矩形微带线TL20的另一端与第三平行耦合线Clin3的输入端连接，第三平行耦合线Clin3的输出端与第二十一矩形微带线TL21的一端连接，第二十一矩形微带线TL21的另一端为第三偏置电路3的输出端。
本实施例中，第一矩形微带线TL1的长度为5mm，宽度为1.11mm；第二矩形微带线TL2的长度为5.5mm，宽度为1.11mm；第三矩形微带线TL3的长度为0.26mm，宽度为13.56mm；第四矩形微带线TL4的长度为0.26mm，宽度为3mm；第五矩形微带线TL5的长度为1.11mm，宽度为3mm；第六矩形微带线TL6的长度为1.11mm，宽度为6mm；微带交叉结Cros1的第一端口、第三端口和第四端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；第一平行耦合线Clin1的长度为14mm，宽度为0.18mm，间隙宽度为0.1mm；第一蝶形微带线Stub1由两个圆弧形微带线5和一个矩形连接线6组成，每个圆弧形微带线5的圆心角为60度，半径为9.75mm，矩形连接线6的长度为1.11mm，两个圆弧形微带线5左右对称设置，矩形连接线位于两个圆弧形微带线之间，矩形连接线6的两端分别与两个圆弧形微带线5重合，且重合部分的长度均为0.5mm；第七矩形微带线TL7的长度为3.5mm，宽度为1.11mm；第八矩形微带线TL8的长度为5.7mm，宽度为1.11mm；第九矩形微带线TL9的长度均为0.26mm，宽度为13.56mm；第十矩形微带线TL10的长度均为0.26mm，宽度为3mm；第十一矩形微带线TL11的长度均为1.11mm，宽度为3mm；第十二矩形微带线TL12的长度为6mm，宽度为1.11mm；第十三矩形微带线TL13的长度为2mm，宽度为1.11mm；第二平行耦合线Clin2的长度为17.5mm，宽度为0.18mm，间隙长度为0.1mm；第一T型结Tee1的第一端口和第三端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；第二蝶形微带线Stub2的结构与尺寸与第一蝶形微带线Stub1一样；第十四矩形微带线TL14的长度为2mm，宽度为1.11mm；第十五矩形微带线TL1的长度为0.26mm，宽度为13.56mm；第十六矩形微带线TL16的长度均为0.26mm，宽度为3mm；第十七矩形微带线TL17的长度均为0.26mm，宽度为3mm；第十八矩形微带线TL18的长度均为1.11mm，宽度为6mm；第十九矩形微带线TL19的长度为1.11mm，宽度为6mm；第二十矩形微带线TL20的长度为4.2mm，宽度为1.11mm；第二十一矩形微带线TL21的长度为6mm，宽度为1.11mm；第三平行耦合线Clin3的长度为14mm，宽度为0.18mm，间隙长度为0.1mm；第二T型结Tee2的第一端口和第三端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；第三蝶形微带线Stub3的结构和尺寸均与第一蝶形微带线Stub1一样。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于：如图2和图3所示，本实施例中，第一偏置电路1的第二输出端通过一个非线性电路和第二偏置电路2的输入端连接，非线性电路由一个非线性单元7构成，非线性单元7包括第二十二矩形微带线TL22、一个型号为MA4E-2037的肖特基二极管DIODE2和第三T型结Tee3，第三T型结Tee3具有第一端口、第二端口和第三端口，第二十二矩形微带线TL22的一端为该非线性单元的输入端，第二十二矩形微带线TL22的另一端和第三T型结Tee3的第一端口连接，第三T型结Tee3的第二端口和肖特基二极管DIODE2的正极连接，肖特基二极管DIODE2的负极接地，第三T型结Tee3的第三端口为该非线性单元7的输出端，非线性单元7的输入端和第一偏置电路1的第二输出端连接，非线性单元7的输出端和第二偏置电路2的输入端连接。
本实施例中，每个非线性单元7中，第二十二矩形微带线TL22的长度为2mm，宽度为1.11mm，第三T型结Tee3的第一端口、第二端口和第三端口的宽度均为1.11mm。
当功放采用本发明实施例一的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理时的输出信号的功率谱如图4所示。分析图4可知：在100MHz 5G NR信号下，采用本发明实施例一的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理的功放相对于不采用本发明实施例二的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理的功放，三阶交调失真有5～7dB的改善。
当功放采用本发明实施例二的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理时的输出信号的功率谱如图5所示。分析图5可知：在100MHz 5G NR信号下，采用本发明实施例二的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理的功放相对于不采用本发明实施例二的场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器进行预失真处理的功放，三阶交调失真有6～10dB的改善。

Claims (5)

1.一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，其特征在于包括第一偏置电路、第二偏置电路、第三偏置电路、肖特基二极管和场效应管，所述的第一偏置电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述的第二偏置电路具有输入端和输出端，所述的第三偏置电路具有输入端和输出端，所述的第一偏置电路的输入端为所述的模拟预失真器的输入端，用于接入射频原始信号RFin，所述的第一偏置电路的第一输出端和所述的肖特基二极管的正极连接，所述的肖特基二极管的负极接地，所述的第一偏置电路的第二输出端和所述的第二偏置电路的输入端连接，所述的第二偏置电路的输出端和所述的场效应管的栅极连接，所述的场效应管的源极接地，所述的场效应管的漏极和所述的第三偏置电路的输入端连接，所述的第三偏置电路的输出端为所述的模拟预失真器的输出端，用于输出模拟预失真输出信号RFout；所述的第一偏置电路利用所述的肖特基二极管本身产生的非线性，采用控制偏置电压的方式进行预失真，所述的第二偏置电路和所述的第三偏置电路分别利用所述的场效应管本身产生的非线性进行预失真，当射频原始信号RFin输入所述的第一偏置电路时，所述的第一偏置电路对该射频原始信号RFin进行预失真处理，产生第一失真信号V1(t)，并输出给所述的第二偏置电路，所述的第二偏置电路采用控制所述的场效应管栅极电压的方式对第一失真信号V1(t)进行预失真处理，产生第二失真信号V2(t)，并输出给所述的第三偏置电路，所述的第三偏置电路采用控制所述的场效应管漏极电压的方式对所述的第二失真信号V2(t)进行预失真处理，生成模拟预失真输出信号RFout输出。
2.根据权利要求1所述的一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，其特征在于所述的第一偏置电路包括十字型的微带交叉结、第一平行耦合线、第一矩形微带线、第二矩形微带线、第三矩形微带线、第四矩形微带线、第五矩形微带线、第六矩形微带线、第一蝶形微带线、第一电阻和第一直流电源，所述的微带交叉结具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述的第一矩形微带线的一端为所述的第一偏置电路的输入端，所述的第一矩形微带线的另一端与所述的第一平行耦合线的输入端连接，所述的第一平行耦合线的输出端与所述的第二矩形微带线的一端连接，所述的微带交叉结的第一端口与所述的第二矩形微带线的另一端连接，所述的微带交叉结的第二端口与所述的第三矩形微带线的一端连接，所述的微带交叉结的第三端口为所述的第一偏置电路的第二输出端，所述的微带交叉结的第四端口为所述的第一偏置电路的第一输出端，所述的第三矩形微带线的另一端与所述的第一蝶形微带线的一端连接，所述的第一蝶形微带线的另一端与所述的第四矩形微带线的一端连接，所述的第四矩形微带线的另一端与所述的第五矩形微带线的一端连接，所述的第五矩形微带线的另一端与所述的第一电阻的一端连接，所述的第一电阻的另一端与所述第六矩形微带线的一端连接，所述的第六矩形微带线的另一端与所述的第一直流电源的正极连接，所述的第一直流电源的负极接地；
所述的第二偏置电路包括第七矩形微带线、第八矩形微带线、第九矩形微带线、第十矩形微带线、第十一矩形微带线、第十二矩形微带线、第十三矩形微带线、第二平行耦合线、第一T型结、第二蝶形微带线、第二电阻和第二直流电源，所述的第一T型结具有第一端口、第二端口和第三端口，所述的第七矩形微带线的一端为所述的第二偏置电路的输入端，所述的第七矩形微带线的另一端与所述的第二平行耦合线的输入端连接，所述的第二平行耦合线的输出端与所述的第八矩形微带线的一端连接，所述的第八矩形微带线的另一端和所述的第一T型结的第一端口连接，所述的第一T型结的第二端口和所述的第九矩形微带线的一端连接，所述的第九矩形微带线的另一端与所述的第二蝶形微带线的一端连接，所述的第二蝶形微带线的另一端与所述的第十矩形微带线的一端连接，所述的第十矩形微带线的另一端与所述的第十一矩形微带线的一端连接，所述的第十一矩形微带线的另一端与所述的第二电阻的一端连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第十二矩形微带线的一端连接，所述的第十二矩形微带线的另一端与所述的第二直流电源的正极连接，所述的第二直流电源的负极接地，所述的第一T型结的第三端口与所述的第十三矩形微带线的一端连接，所述的第十三矩形微带线的另一端为所述的第二偏置电路的输出端；
所述的第三偏置电路包括第十四矩形微带线、第十五矩形微带线、第十六矩形微带线、第十七矩形微带线、第十八矩形微带线、第十九矩形微带线、第二十矩形微带线、第二十一矩形微带线、第二T型结、第三蝶形微带线、第三电阻、第三直流电源和第三平行耦合线，所述的第二T型结具有第一端口、第二端口和第三端口，所述的第十四矩形微带线的一端为所述的第三偏置电路的输入端，所述的第十四矩形微带线的另一端与所述的第二T型结的第一端口连接，所述的第二T型结的第二端口与所述的第十五矩形微带线的一端连接，所述的第十五矩形微带线的另一端与所述的第三蝶形微带线的一端连接，所述的第三蝶形微带线的另一端与所述的第十六矩形微带线的一端连接，所述的第十六矩形微带线的另一端与所述的第十七矩形微带线的一端连接，所述的第十七矩形微带线的另一端与所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端与所述的第十八矩形微带线的一端连接，所述的第十八矩形微带线的另一端与所述的第十九矩形微带线的一端连接，所述的第十九矩形微带线的另一端与所述的第三直流电源的正极连接，所述的第三直流电源的负极接地，所述的第二T型结的第三端口与所述的第二十矩形微带线的一端连接，所述的第二十矩形微带线的另一端与所述的第三平行耦合线的输入端连接，所述的第三平行耦合线的输出端与所述的第二十一矩形微带线的一端连接，所述的第二十一矩形微带线的另一端为所述的第三偏置电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，其特征在于所述的第一矩形微带线的长度为5mm，宽度为1.11mm；所述的第二矩形微带线的长度为5.5mm，宽度为1.11mm；所述的第三矩形微带线的长度为0.26mm，宽度为13.56mm；所述的第四矩形微带线的长度为0.26mm，宽度为3mm；所述的第五矩形微带线的长度为1.11mm，宽度为3mm；所述的第六矩形微带线的长度为1.11mm，宽度为6mm；所述的微带交叉结的第一端口、第三端口和第四端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；所述的第一平行耦合线的长度为14mm，宽度为0.18mm，间隙宽度为0.1mm；所述的第一蝶形微带线由两个圆弧形微带线和一个矩形连接线组成，每个所述的圆弧形微带线的圆心角为60度，半径为9.75mm，所述的矩形连接线的长度为1.11mm，两个圆弧形微带线左右对称设置，所述的矩形连接线位于两个圆弧形微带线之间，所述的矩形连接线的两端分别与两个圆弧形微带线重合，且重合部分的长度均为0.5mm；所述的第七矩形微带线的长度为3.5mm，宽度为1.11mm；所述的第八矩形微带线的长度为5.7mm，宽度为1.11mm；所述的第九矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为13.56mm；所述的第十矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为3mm；所述的第十一矩形微带线的长度均为1.11mm，宽度为3mm；所述的第十二矩形微带线的长度为6mm，宽度为1.11mm；所述的第十三矩形微带线的长度为2mm，宽度为1.11mm；当为单路串联式电路结构，所述的第二平行耦合线的长度为17.5mm，宽度为0.18mm，间隙长度为0.1mm；所述的第一T型结的第一端口和第三端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；所述的第二蝶形微带线的结构与尺寸与所述的第一蝶形微带线一样；所述的第十四矩形微带线的长度为2mm，宽度为1.11mm；所述的第十五矩形微带线的长度为0.26mm，宽度为13.56mm；所述的第十六矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为3mm；所述的第十七矩形微带线的长度均为0.26mm，宽度为3mm；所述的第十八矩形微带线的长度均为1.11mm，宽度为6mm；所述的第十九矩形微带线的长度为1.11mm，宽度为6mm；所述的第二十矩形微带线的长度为4.2mm，宽度为1.11mm；所述的第二十一矩形微带线的长度为6mm，宽度为1.11mm；所述的第三平行耦合线的长度为14mm，宽度为0.18mm，间隙长度为0.1mm；所述的第二T型结的第一端口和第三端口的宽度均为1.11mm，第二端口的宽度为0.26mm；所述的第二蝶形微带线的结构与尺寸与所述的第一蝶形微带线一样。
4.根据权利要求1所述的一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，其特征在于所述的第一偏置电路的第二输出端通过一个非线性电路和所述的第二偏置电路的输入端连接，所述的非线性电路由n个非线性单元构成，n为大于等于1的整数，每个所述的非线性单元分别包括第二十二矩形微带线、一个肖特基二极管和第三T型结，所述的第三T型结具有第一端口、第二端口和第三端口，第二十二矩形微带线的一端为该非线性单元的输入端，第二十二矩形微带线的另一端和所述的第三T型结的第一端口连接，所述的第三T型结的第二端口和肖特基二极管的正极连接，肖特基二极管的负极接地，所述的第三T型结的第三端口为该非线性单元的输出端，第1个非线性单元的输入端和所述的第一偏置电路的第二输出端连接，第m个非线性单元的输出端和第m+1个非线性单元的输入端连接，第n个非线性单元的输出端和所述的第二偏置电路的输入端连接，m＝1，2，…，n-1。
5.根据权利要求4所述的一种场效应管串联反射式肖特基二极管的模拟预失真器，其特征在于每个所述的非线性单元中，所述的第二十二矩形微带线的长度为2mm，宽度为1.11mm，所述的第三T型结的第一端口、第二端口和第三端口的宽度均为1.11mm。
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